Mayroong ilang mga termino na nagdudulot ng kalituhan sa karaniwang pang-araw-araw na wika. Kabilang sa mga terminong ito ay mayroon tayong luminescence, fluorescence at phosphorescence. Pantay ba sila ng terms? Paano ito naiiba at ano ang tinutukoy ng bawat isa?
Makikita natin ang lahat ng ito sa artikulong ito, kaya huwag palampasin ito.
Ano ang luminescence
Ang terminong luminescence ay pangunahing tumutukoy sa paglabas ng liwanag. Sa ating kapaligiran, karamihan sa mga bagay ay naglalabas ng liwanag dahil sa enerhiya na kanilang natatanggap mula sa araw, na Ito ang pinakamaliwanag na nilalang na nakikita natin. Hindi tulad ng buwan, na lumilitaw na naglalabas ng liwanag, ito ay aktwal na sumasalamin sa sikat ng araw, na gumagana nang katulad ng isang napakalaking salamin na bato.
Karaniwan, mayroong tatlong pangunahing uri ng luminescence: fluorescence, phosphorescence at chemiluminescence. Kabilang sa mga ito, ang fluorescence at phosphorescence ay inuri bilang mga anyo ng photoluminescence. Ang pagkakaiba sa pagitan ng photoluminescence at chemiluminescence ay nakasalalay sa mekanismo ng pag-activate ng luminescence; Sa photoluminescence, ang liwanag ay nagsisilbing trigger, habang sa chemiluminescence, isang kemikal na reaksyon ang nagpapasimula ng paglabas ng liwanag.
Ang parehong fluorescence at phosphorescence, na mga anyo ng photoluminescence, ay nakadepende sa kakayahan ng isang substance na sumipsip ng liwanag at pagkatapos ay ilalabas ito sa mas mahabang wavelength, na nagpapahiwatig ng pagbawas sa enerhiya. gayunpaman, Malaki ang pagkakaiba ng tagal ng prosesong ito. Sa mga fluorescent na reaksyon, ang paglabas ng liwanag ay nangyayari kaagad at nakikita lamang habang ang pinagmumulan ng liwanag ay nananatiling aktibo (tulad ng mga ultraviolet light).
Sa kabaligtaran, ang mga reaksyon ng phosphorescent ay nagpapahintulot sa materyal na mapanatili ang hinihigop na enerhiya, na nagbibigay-daan sa paglabas ng liwanag sa ibang pagkakataon, na nagreresulta sa isang glow na nagpapatuloy kahit na matapos ang liwanag na pinagmumulan ay napatay. Samakatuwid, kung ang luminescence ay nawala kaagad, ito ay nauuri bilang fluorescence; Kung ito ay magpapatuloy, ito ay kinilala bilang phosphorescence; at kung ito ay nangangailangan ng isang kemikal na reaksyon upang maisaaktibo, ito ay tinatawag na chemiluminescence.
Halimbawa, maaaring isipin ng isang tao ang isang nightclub kung saan ang tela at mga ngipin ay naglalabas ng maliwanag na glow sa ilalim ng itim na ilaw (fluorescence), ang emergency exit sign ay naglalabas ng liwanag (phosphorescence), at ang glow sticks ay gumagawa din ng illumination (chemiluminescence).
Fluorescence
Ang mga materyales na agad na naglalabas ng liwanag ay tinatawag na fluorescent. Sa mga materyales na ito, ang mga atom ay sumisipsip ng enerhiya, na nagiging sanhi ng mga ito na pumasok sa isang "nasasabik" na estado. Bumabalik sa kanilang normal na estado sa humigit-kumulang isang daang libo ng isang segundo (mula sa 10-9 hanggang 10-6 segundo), inilalabas nila ang enerhiyang ito sa anyo ng maliliit na particle ng liwanag na kilala bilang mga photon.
Sa pormal na pagsasalita, Ang fluorescence ay isang radiative na proseso kung saan ang mga excited na electron ay napupunta mula sa pinakamababang excited na estado (S1) hanggang sa ground state (S0). Sa kurso ng paglipat na ito, ang electron ay nagwawaldas ng isang bahagi ng enerhiya nito sa pamamagitan ng vibrational relaxation, na nagreresulta sa ibinubuga na photon na nagtataglay ng isang pinababang enerhiya at, dahil dito, isang mas mahabang wavelength.
Phosphorescence
Upang maunawaan ang mga pagkakaiba sa pagitan ng fluorescence at phosphorescence, kinakailangan na maikling tuklasin ang konsepto ng electron spin. Ang spin ay kumakatawan sa isang pangunahing katangian ng electron, na kumikilos bilang isang uri ng angular momentum na nakakaimpluwensya sa pag-uugali nito sa loob ng isang electromagnetic field. Ang property na ito ay maaari lamang tumagal ng halaga na ½ at maaaring magpakita ng pataas o pababang oryentasyon. Dahil dito, ang spin ng isang electron ay tinutukoy bilang +½ o -½, o kahalili na kinakatawan bilang ↑ o ↓. Sa loob ng parehong orbital ng isang atom, ang mga electron ay patuloy na nagpapakita ng antiparallel spin kapag sila ay nasa singlet ground state (S0). Sa pag-promote sa isang nasasabik na estado, ang electron ay nagpapanatili ng spin orientation nito, na nagreresulta sa pagbuo ng isang singlet na excited na estado (S1), kung saan ang parehong mga spin orientation ay nananatiling ipinares sa isang antiparallel na pagsasaayos. Mahalagang tandaan na ang lahat ng mga proseso ng pagpapahinga na nauugnay sa fluorescence ay spin-neutral, na tinitiyak na ang oryentasyon ng pag-ikot ng elektron ay napanatili sa lahat ng oras.
Sa kaso ng phosphorescence, Malaki ang pagkakaiba ng proseso. Ang mga mabilis na transition (mula 10^-11 hanggang 10^-6 na segundo) ay nagaganap sa pagitan ng mga system na mula sa singlet na excited na estado (S1) patungo sa isang triplet na excited na estado (T1) na mas masiglang mas pabor. Ang paglipat na ito ay nagreresulta sa pagbaliktad ng electron spin; Ang mga resultang estado ay nailalarawan sa pamamagitan ng parallel spins sa parehong mga electron at inuri bilang metastable. Sa kasong ito, ang pagpapahinga ay nangyayari sa pamamagitan ng phosphorescence, na humahantong sa isa pang pagbaliktad ng electron spin at ang kasunod na paglabas ng isang photon.
Ang paglipat pabalik sa nakakarelaks na singlet na estado (S0) ay maaaring mangyari pagkatapos ng mahabang pagkaantala (mula sa 10^-3 hanggang higit sa 100 segundo). Sa panahon ng proseso ng pagpapahinga na ito, ang mga non-radiative na mekanismo ay kumonsumo ng mas maraming enerhiya sa phosphorescent relaxation kumpara sa fluorescence, na nagreresulta sa isang mas malaking pagkakaiba sa enerhiya sa pagitan ng mga hinihigop at ibinubuga na mga photon at dahil dito ay isang mas malaking pagbabago sa haba.
Excitation at emission spectra
Ang luminescence ay nangyayari kapag ang mga electron ng isang substance ay nasasabik sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga photon, pagkatapos ay naglalabas ng enerhiyang iyon sa anyo ng radiation. Sa ilang mga kaso, Ang emitted radiation ay maaaring binubuo ng mga photon na may parehong enerhiya at wavelength gaya ng mga na-absorb; Ang phenomenon na ito ay kilala bilang resonance fluorescence. Mas madalas, ang emitted radiation ay may mas mahabang wavelength, na nagpapahiwatig ng mas mababang enerhiya kumpara sa mga hinihigop na photon.
Ang paglipat na ito sa mas mahabang wavelength ay kilala bilang Stokes shift. Kapag ang mga electron ay nasasabik sa pamamagitan ng maikli, hindi nakikitang radiation, umakyat sila sa mas mataas na estado ng enerhiya. Sa pagbabalik sa kanilang orihinal na estado, naglalabas sila ng nakikitang liwanag na may parehong wavelength, na nagpapakita ng resonance fluorescence. Gayunpaman, ang mga nasasabik na electron na ito ay maaari ding bumalik sa isang intermediate na antas ng enerhiya, na nagreresulta sa paglabas ng isang makinang na photon na nagdadala ng mas kaunting enerhiya kaysa sa paunang paggulo. Ang prosesong ito, kapag naimpluwensyahan ng ultraviolet light, ito ay karaniwang nagpapakita bilang fluorescence sa loob ng nakikitang spectrum. Sa kaso ng mga phosphorescent na materyales, mayroong pagkaantala sa pagitan ng paggulo ng mga electron sa mataas na antas ng enerhiya at ang kanilang pagbabalik sa ground state.
Ang isang tiyak na sangkap ay hindi tumutugon sa lahat ng mga wavelength. Gayunpaman, karaniwang may kaugnayan sa pagitan ng haba ng daluyong ng paggulo at ang amplitude ng nagresultang paglabas. Ang relasyon na ito ay kilala bilang excitation spectrum. Katulad nito, Maaaring maobserbahan ang isang ugnayan sa pagitan ng amplitude at wavelength ng ibinubuga na radiation, na kilala bilang spectrum ng emission.
Mahalagang tandaan na ang emission wavelength ay hindi nakasalalay sa excitation wavelength, maliban sa mga kaso kung saan ang mga substance ay nagtataglay ng maraming mekanismo ng luminescence. Dahil dito, ang mga mineral ay nagpapakita ng iba't ibang kakayahan na sumipsip ng ultraviolet light sa mga partikular na wavelength; ang ilang fluoresce sa ilalim ng short-wavelength na ultraviolet light, habang ang iba ay fluoresce sa ilalim ng mahabang wavelength, at ang ilan ay nagpapakita ng hindi malinaw na fluorescence. Ang kulay ng ibinubuga na ilaw ay kadalasang nag-iiba nang malaki sa iba't ibang mga wavelength ng paggulo.
Ang paglitaw ng mga phenomena na ito ay hindi limitado lamang sa paggamit ng ultraviolet radiation; sa halip, ang paggulo ay maaaring makamit sa pamamagitan ng anumang radiation na nagtataglay ng naaangkop na enerhiya. Halimbawa, Ang mga X-ray ay may kakayahang mag-induce ng fluorescence sa iba't ibang substance, na marami sa mga ito ay tumutugon din sa iba't ibang uri ng radiation. Halimbawa, ang Magnesium tungstate ay nagpapakita ng pagiging sensitibo sa halos lahat ng radiation na may mga wavelength na mas mababa sa 300 nm, na sumasaklaw sa parehong spectrum ng ultraviolet at X-ray Bilang karagdagan, ang ilang mga materyales ay madaling ma-excite ng mga electron, gaya ng ipinakita ng mga tugma na ginagamit sa mga tubo sa telebisyon.
Umaasa ako na sa impormasyong ito maaari kang matuto nang higit pa tungkol sa mga pagkakaiba sa pagitan ng fluorescence, phosphorescence at luminescence.